自己封止ユニット、液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置、並びに自己封止ユニットの製造方法及び液体噴射ヘッドユニットの製造方法
【課題】 作動圧のばらつきを抑制した自己封止ユニット、これを用いた液体吐出速度や吐出された液滴の重量ばらつきが抑制された液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置、並びに自己封止ユニットの製造方法及び液体噴射ヘッドユニットの製造方法を提供する。
【解決手段】 液体が流通する液体流路が形成されると共に、液体流路は、フィルターが設置されたフィルター室と、液体流路を開放又は閉鎖する弁体が設けられた圧力室とを備える自己封止ユニット本体２１と、液体供給路を封止し、かつ、圧力室に作用する負圧に基づいて圧力室側に変位し、この変位を弁体に伝達することにより前記弁体を移動させて開放させるフィルム２０とを備え、フィルムのうち、圧力室上に張られた部分が、負圧が作用していない場合に撓んでいる。
【解決手段】 液体が流通する液体流路が形成されると共に、液体流路は、フィルターが設置されたフィルター室と、液体流路を開放又は閉鎖する弁体が設けられた圧力室とを備える自己封止ユニット本体２１と、液体供給路を封止し、かつ、圧力室に作用する負圧に基づいて圧力室側に変位し、この変位を弁体に伝達することにより前記弁体を移動させて開放させるフィルム２０とを備え、フィルムのうち、圧力室上に張られた部分が、負圧が作用していない場合に撓んでいる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自己封止ユニット、液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置、並びに自己封止ユニットの製造方法及び液体噴射ヘッドユニットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドの代表例として、例えば圧電素子の変位により圧力発生室内のインクに作用する圧力を利用してノズル開口からインク滴を吐出するインク噴射ヘッドが知られている。従来技術に係るインク噴射ヘッドでは、インクが充填されたインクカートリッジ等の液体源から供給されたインクを圧電素子や発熱素子等の圧力発生手段を駆動させることによりノズルから吐出させている。例えば、インクカートリッジにインク供給針を挿入することでインク供給針の導入孔からインクカートリッジ内のインクを液体噴射ヘッドの共通の液体室であるリザーバーに導入している。
【０００３】
この種のインク噴射ヘッドの中には、インクカートリッジ等の液体供給源からインク噴射ヘッドにインクを供給する流路の途中に設けた自己封止ユニットと組み合わせてインク噴射ヘッドユニットを構成したものもある（特許文献１参照）。かかるインク噴射ヘッドユニットの自己封止ユニットは、ノズル開口からインク滴が吐出されることによりリザーバーの内部が負圧になったとき弁体を開いてインクカートリッジからのインクをインク噴射ヘッドのリザーバーに供給する。このため、自己封止ユニットは、弁体が配設された流路の一部であり、且つ前記負圧が作用する圧力室を、インクの流路が形成された自己封止ユニット本体に形成している。ここで、圧力室はその開口部をフィルムで覆うことにより形成してある。かくして、圧力室内に作用する負圧によりフィルムが圧力室側に撓むことにより弁体を押圧し、この押圧力により弁体が移動して流路を開くようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１８４２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示す自己封止ユニットでは、弁体が配された負圧が作用する圧力室に、フィルムがこの圧力室を封止するためのフィルムが張られている。このフィルムがテンション（張力）がかかった状態（緊張した状態）であると、負圧時にフィルムが圧力室側に引っ張られてフィルムに反力が発生する。この反力が各自己封止ユニットにおいて異なるために、負圧時にフィルムを変形させ弁体を変位させることができる作動圧がばらついてしまい、これによりインク吐出速度や吐出された液滴の重量ばらつきが生じてしまうという問題がある。他方で、フィルムの物性等により、各自己封止ユニットにおける反力を定量的に考慮して設計することは難しいという問題がある。
【０００６】
なお、このような問題は、インク噴射ヘッドユニットに限らず、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドユニットにおいても同様に存在する。
【０００７】
本発明は、上記従来技術に鑑み、作動圧のばらつきを抑制した自己封止ユニット、これを用いた液体吐出速度や吐出された液滴の重量ばらつきが抑制された液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置、並びに自己封止ユニットの製造方法及び液体噴射ヘッドユニットの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の自己封止ユニットは、液体が流通する液体流路が形成されると共に、前記液体流路は、フィルターが設置されたフィルター室と、前記液体流路を開放又は閉鎖する弁体が設けられた圧力室とを備える自己封止ユニット本体と、前記液体流路を封止し、かつ、前記圧力室に作用する負圧に基づいて前記圧力室側に変位し、この変位を前記弁体に伝達することにより前記弁体を移動させて開放させるフィルムとを備えた自己封止ユニットであって、前記フィルムのうち、前記圧力室上に張られた部分が、前記負圧が作用していない場合に撓んでいることを特徴とする自己封止ユニットであって、前記フィルムのうち、前記圧力室上に張られた部分が、前記負圧が作用していない場合に撓んでいることを特徴とする。
本発明では、前記フィルムのうち、前記圧力室上に張られた部分が、前記負圧が作用していない場合に撓んでいることで、負圧が作用した場合にフィルムに反力が発生しないので、フィルムの反力を考慮する必要がない。これにより、作動圧のばらつきを抑制できる。
【０００９】
ここで、前記圧力室には、受圧板が設けられ、前記フィルムが該受圧板を介して前記変位を前記弁体に伝達するように構成されたことが好ましい。このように構成することで、よりフィルムが自由に動くことができ、フィルムの反力を抑制して作動圧のばらつきを抑制できる。
【００１０】
本発明の液体噴射ヘッドユニットは、前記したいずれかの自己封止ユニット、及び、液体を噴射するノズル開口と、該ノズル開口に連通すると共に、前記自己封止ユニットの液体流路と連通する流路内の圧力発生室に圧力変化を生じさせて、前記ノズル開口から液体を噴射させる圧力発生手段とを備えた液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする。
フィルムの反力を抑制して作動圧のばらつきを抑制した自己封止ユニットを有することで、本発明の液体噴射ヘッドユニットは、液体吐出速度や吐出された液滴の重量ばらつきが抑制されている。
【００１１】
本発明の液体噴射装置は、前記した液体噴射ヘッドユニットを備えたことを特徴とする。液体吐出速度や吐出された液滴の重量ばらつきが抑制された液体噴射ヘッドユニットを有することで、本発明の液体噴射装置は、液体噴射特性が向上する。
【００１２】
本発明の自己封止ユニットの製造方法は、液体源の液体を液体噴射ヘッドに供給するための液体流路がその表面に形成されると共に、前記液体流路は、前記液体流路を開放又は閉鎖する弁体が設けられた圧力室を備える自己封止ユニット本体に、前記液体流路を封止し、かつ、前記圧力室に作用する負圧に基づいて前記圧力室側に変位し、この変位を前記弁体に伝達することにより前記弁体を移動させて開放させるフィルムを、前記自己封止ユニット本体の前記液体流路を画成する壁面部上に固着させて自己封止ユニットを製造する自己封止ユニットの製造方法であって、前記自己封止ユニット本体の前記壁面上にフィルムを載置されたフィルムのうち、前記圧力室上の領域のフィルムを圧力をかけて撓ませるフィルム変形工程を備えたことを特徴とする。フィルム変形工程を備えることで、フィルムの反力を抑制して作動圧のばらつきを抑制した自己封止ユニットを製造することができる。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態としては、前記フィルム変形工程が、前記圧力室上の領域のフィルムを押圧部材により押圧して撓ませて変形させることか、前記フィルム変形工程が、前記圧力室上の領域のフィルムを、前記液体流路内に該液体流路の下流側から大気圧とは異なる圧力を作用させてフィルムを撓ませて変形させることが挙げられる。
【００１４】
前記フィルム変形工程と、前記フィルムを自己封止ユニット本体の前記壁面上に固着させる固着工程とを同時に行うことが好ましい。このように構成することで、より簡易にフィルムの反力を抑制して作動圧のばらつきを抑制した自己封止ユニットを製造することができる。
【００１５】
前記フィルム変形工程において、前記圧力室上の領域の前記フィルムを加熱することが好ましい。加熱することにより、よりフィルムを撓ませやすいからである。
【００１６】
液体噴射ヘッドユニットの製造方法は、前記自己封止ユニットの製造方法を行う工程を備えたことを特徴とする。フィルムの反力を抑制して作動圧のばらつきを抑制した自己封止ユニットを製造することで、液体吐出速度や吐出された液滴の重量ばらつきが抑制されている液体噴射ヘッドユニットを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】インクジェット式記録装置の概略構成図である。
【図２】自己封止ユニット及びヘッドの正面図である。
【図３】自己封止ユニットの外観図である。
【図４】図２の平面図である。
【図５】図２中のＶ−Ｖ線矢視図である。
【図６】図５の圧力室部分を抽出して概念的に示す概略断面図である。
【図７】製造工程を示す概略平面図である。
【図８】製造工程を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１には本発明の一実施形態例に係るインク噴射ヘッドを備えたインクジェット式記録装置の概略構成、図２にはインク噴射ヘッドの主要部の正面視、図３には自己封止ユニットの外観、図４には図２の平面視、図５には図２中のＶ−Ｖ線矢視を示してある。
【００１９】
図１に基づいてインクジェット式記録装置を説明する。同図に示すように、液体噴射装置としてのインクジェット式記録装置１は液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド（以下、ヘッドという）４を有している。ヘッド４は、インクカートリッジ２が搭載されるキャリッジ３に固定されている。キャリッジ３は上部に開放する箱型をなし、記録紙Ｓと対面する面（下面）に記録ヘッド４のノズル面が露呈するよう取り付けられると共に、インクカートリッジ２が収容されるようになっている。そして、このインクカートリッジ２からのインクが図示しない自己封止ユニットを介してヘッド４に供給される。
【００２０】
キャリッジ３はタイミングベルト５を介してステッピングモーター６に接続され、記録紙Ｓの紙幅方向（主走査方向）に往復移動するようになっている。これにより、キャリッジ３を移動させながら記録紙Ｓの上面にインク滴を吐出させて記録紙Ｓに画像や文字をドットマトリックスにより印刷するようになっている。
【００２１】
図示のヘッド４には、インクカートリッジ２からインクをヘッド４に供給するための流路が形成された流路形成部材を兼用する自己封止ユニット（図１には図示せず）が備えられている。なお、図１の例では、キャリッジ３に液体源としてのインクカートリッジ２が収容される例を挙げて説明したが、インクカートリッジ２がキャリッジ３とは別の場所に収容され、供給管を介してインクがヘッド４の流路形成部材に圧送される構成のインクジェット式記録装置であっても本発明を適用することが可能である。
【００２２】
次に、図２に基づいてヘッド４を説明する。ヘッド４の上部には、詳しくは後述する自己封止ユニット１０が設けられ、また、ヘッド４の下部には、ノズルプレート８が設けられている。ヘッド４には、図示しないヘッド流路が形成されており、ヘッド流路は、インクを貯留するリザーバー室と、圧力発生手段により圧力が発生する圧力発生室とを備え、圧力発生室は、ヘッド４の下部にノズルプレート８に形成されたノズル開口に連通している。自己封止ユニット１０からのインクがヘッド流路に供給されてヘッド流路に満たされて圧電素子等の圧力発生手段により圧力を発生させることにより圧力発生室内のインクがノズル開口からインク滴を吐出するようになっている。液体噴射ヘッドユニット９は、このヘッド４と自己封止ユニット１０とからなる。そして、自己封止ユニット１０にはインクカートリッジ２からインクが供給されるようになっている。例えば、供給管やインク供給針を介してインクカートリッジ２から自己封止ユニット１０にインクが供給される。
【００２３】
図２〜図６に基づいて自己封止ユニット１０を具体的に説明する。これらの図に示すように、自己封止ユニット１０は矩形状の盤面を有する直方体ブロック形状とされ、樹脂製（例えばポリプロピレン、ポリエチレンやポリエチレンテフタレート等）のフィルム２０を樹脂製の本体２１の両方の盤面に熱溶着して封止することで各盤面に盤面インク流路１１が形成されている。即ち、本体２１の各盤面には、盤面インク流路１１が壁面部１２により画成され形成されている。盤面インク流路１１は、後述するように互いに対称であり、それぞれ主流路２４を有する。主流路２４は、入口部２５から出口部２６に向けて（インクの流れ方向に向けて）幅広状態とされ（幅広部）、出口部２６には第一のフィルター２７が備えられている。第一のフィルター２７は、幅広状態の出口部２６を包含する面積で盤面の広い部分に配され、大面積が確保されている。第一のフィルター２７では、主に、後述する弁体３５を流通したインクに含まれる異物がトラップされる。
【００２４】
第一のフィルター２７はインクの流れ方向に沿った面（盤面と平行な面）を有し、主流路２４を流通したインクは盤面の外側から第一のフィルター２７を通って本体２１の内側の下部に送られ、２つの排出孔２８からヘッド４（図２参照）に送られる。主流路２４に送られたインクは、狭い流路から広い流路に広がって（出口部の幅方向に広がって）端部の排出孔２８からヘッド４（図２参照）の一つのリザーバー室に送られる。つまり、それぞれの主流路２４に対して一つのリザーバー室につながる２つの排出孔２８が設けられ、一つの自己封止ユニット１０には４つの排出孔２８が設けられている（図４参照）。
【００２５】
自己封止ユニット１０の上部の端部にはインク導入孔３１がそれぞれ設けられ、インク導入孔３１にはインクカートリッジ２からインクがそれぞれ供給される。一方（図４中左側）のインク導入孔３１に供給されたインクは、インク流路（液体流路）３０を経由して図２に示した主流路２４の入口部２５に送られ、他方（図４中右側）のインク導入孔３１に供給されたインクは、インク流路３０を経由して図２の紙面の裏側に設けられた主流路２４の入口部２５に送られる。即ち、本実施形態の自己封止ユニット１０においては、対称な二つのインク流路３０が設けられている。
【００２６】
インク導入孔３１につながるインク流路３０は、図４中矢印Ａで示すように、一方（図４中左側）のインク導入孔３１に供給されたインクが、図４、図５中上側に流通した後下側に向かい、フィルター室３３に設けられた第二のフィルター３２を流通して図２に示した圧力室３４に送られるように形成されている。また、インク流路３０は、図４中矢印Ｂで示すように、他方（図４中右側）のインク導入孔３１に供給されたインクが、図４、図５中下側に流通した後、図２に示したフィルター室３３に設けられた第二のフィルター３２を流通して図４、図５中上側に向かい、図２の紙面の裏側に存在する圧力室３４に送られるように形成されている。第二のフィルター３２は盤面と平行な面を有し、第一のフィルター２７と平行な状態で配されている。
【００２７】
インク導入孔３１（第二のフィルター３２）と圧力室３４（主流路２４の入口部２５）の間のインク流路３０には弁体３５がそれぞれ設けられ、ヘッド４（図２参照）のリザーバー室の圧力が低下した際に、即ち、インクが吐出されて主流路２４側の圧力が相対的に低下した際に弁体３５がインクの流通を許容するように作動する。
【００２８】
すなわち、所定の圧力でインクがインク導入孔３１から供給される状態にある場合に、ヘッド４（図２参照）のリザーバー室にインクが貯留されている際、弁体３５は閉状態にされ、インクの吐出により後流側の圧力が低下すると、これに伴い発生する負圧力により弁体３５が開状態にされてインクが供給される。
【００２９】
ここで、弁体３５について図６を用いて説明する。弁体３５は、軸部４０と、軸部４０の一端側に軸部４０と一体となって形成された円板部４１とからなり、軸部４０が、圧力室３４に形成された貫通孔４２に挿通されている。円板部４１の貫通孔４２側には、貫通孔４２の周囲に亘って凸部４３が貫通孔４２側に向かって凸となるように設けられている。円板部４１の背面（第二のフィルター３２側）には、バネ４４の一端が接続されており、バネ４４の他端は、バネ座４５に接続されている。バネ座４５は、フィルター室３３の底面部を構成しており、バネ座４５には、インクの流通する流通孔４６が形成されている。このようなバネ４４は、バネ座４５がフィルター室３３に固定されていることから、弁体３５をフィルム２０側に付勢する。この場合には、凸部４３と圧力室３４の底面とにより、弁体３５が閉状態となる。また、圧力室３４には、受圧板４７が設けられており、受圧板４７は、軸部４０と当接するように設けられている。受圧板４７は、本実施形態では、フィルム２０には固着されていない。即ち、本実施形態では、受圧板４７は、フィルム２０が圧力室３４側に変位した場合にフィルム２０が受圧板４７に当接することにより、フィルム２０と同時に圧力室３４側に変位するものであり、受圧板４７が変位することで弁体３５に当接して弁体３５を移動させる。
【００３０】
本実施形態では、受圧板４７はフィルム２０に固着されていないことから、受圧板４７を安定して変位させるために、圧力室３４には、受圧板４７の変位を規制する規制部材４８ａが、貫通孔４２の周囲に壁面状に設けられている。そして、規制部材４８ａと嵌合する規制部材４８ｂが受圧板４７の規制部材４８ａ側に、規制部材４８ａを囲うように、規制部材４８ａの周囲に亘って設けられている。即ち、受圧板４７が作動した場合に、規制部材４８ｂが規制部材４８ａに嵌合して、受圧板４７は安定して作動することができ、これにより、弁体３５を安定して作動させることができる。なお、この場合に、規制部材４８ａ、４８ｂにはそれぞれスリット状開口（図示せず）が設けられており、弁体３５が開状態となった場合にはインクがこのスリット状開口を介して規制部材４８ａ、４８ｂを流通できるように構成されている。
【００３１】
即ち、フィルム２０は、圧力室３４内に負圧が作用すると、即ち、インクの吐出により後流側の圧力が低下して圧力室３４内の圧力が自己封止ユニットの外気圧よりも低い圧力になると、圧力室３４側に変位し、この変位を弁体３５に伝達する。このことにより弁体３５に作用するバネ４４の付勢力に抗し、受圧板４７を介して弁体３５を移動させることによりインク流路３０（図５参照）と圧力室３４との間を開状態とする。また、弁体３５及び受圧板４７は圧力室３４の中心から偏心させて配設してある。
【００３２】
本実施形態では、圧力室３４上のフィルム２０は、撓んで、フィルム２０と壁面部１２との接合面よりも下流側に凸となっており、圧力室３４の壁面部１２上に溶着されている。即ち、圧力室３４上のフィルム２０は、本実施形態においては、負圧が作用していない場合に曲面状である。フィルム２０が撓んだ弛緩状態でなく、フィルムにテンションがかかった緊張状態であると、負圧が作用するとフィルム２０が下流側に引っ張られることでテンションに抗するのでフィルム２０に反力が発生する。しかしながら、本実施形態においては、フィルム２０は撓んだ状態であるので、負圧が作用して下流側に引っ張られたとしても反力が発生しない。
【００３３】
このように、本実施形態においては、負圧が作用しない状態でフィルム２０が撓んでいることから、負圧が作用してフィルム２０が下流側に引っ張られたとしても反力が発生しない。この結果、本実施形態の自己封止ユニット１０では、フィルム２０の反力を設計時に考慮する必要がなく、作動圧のばらつきを抑制できる。
【００３４】
さらに、本実施形態においては、負圧発生時において受圧板４７とフィルム２０とが固着されていない。従って、よりフィルム２０が負圧に応じて自由に動くことができ、作動圧のばらつき要因を排除でき、安定した作動圧を得ることができる。
【００３５】
また、本実施形態例の自己封止ユニット１０の主流路２４にはインクの搬送方向（図２中上下方向）に延びる段差部としての棚部３６が形成されている。棚部３６は主流路２４の端部（幅広部の両側端部）に形成され、深さが浅くされた状態になっている。主流路２４の端部に棚部３６を設けたことにより、主流路２４に気泡が混入した際に、入口部２５寄りの狭い流路に気泡が浮遊して深さが浅くされた棚部３６に気泡が侵入することが阻止される。このため、主流路２４に気泡が混入しても、インクは棚部３６を流通してヘッド４（図２参照）に供給される。
【００３６】
（製造方法）
フィルム２０の圧力室３４を封止する領域は、やや撓ませておかなくては、上述したように負圧発生時にフィルム２０が反力を受けずに圧力室３４側に変位することができない。そこでフィルム２０を本体２１に溶着する場合には、圧力室３４上のフィルム２０を撓ませた状態で本体２１に溶着することが考えられる。
【００３７】
しかしながら、圧力室３４上のフィルムを撓ませた状態でフィルム全体を本体２１の盤面に溶着すると、圧力室３４以外の領域では圧力室３４側にフィルム２０が引き込まれてしわが寄る。このしわが寄った状態でフィルム２０が盤面に溶着されて、フィルター室３３上のフィルム２０や出口部２６上のフィルム２０等、フィルター上を封止するフィルム２０のしわの部分で気泡が溜まってしまうと、気泡がクリーニング時においても排出されにくいことがあるので、これを防止する必要がある。
【００３８】
そこで、本実施形態においては、フィルム２０を本体２１に溶着する時に、フィルム２０にしわが寄らないようにフィルム２０を本体２１に溶着している。以下、本実施形態の自己封止ユニットの製造方法について詳細に説明する。
【００３９】
はじめに、樹脂からなる本体２１を成型により形成後、図７に示すように本体２１を治具１００に収容する。治具１００は、ブロック状であり、本体２１を収容する収容部１０１を有する。そして、この状態で収容部１０１の開口よりも大きいフィルム用基材１０２を治具１００上に載置する（載置工程）。フィルム用基材１０２には、本体２１の盤面と略同一の形状で図示しないミシン目が形成され、このミシン目により囲まれた領域が本体２１の盤面に一致するように、図示しない位置決めピンによりフィルム用基材１０２を治具上で位置決めする。
【００４０】
その後、圧力室３４上のフィルム用基材１０２を負圧が作用しない状態で撓んだ状態、つまり曲面状とし（フィルム変形工程）、この状態でフィルム用基材１０２を盤面に形成された本体２１の盤面に溶着（固着）する（溶着工程）。即ち、図８に図示するように、押圧部材１０４により、フィルム用基材１０２を押圧して撓ませると共に、加熱部材１０５により、溶着する領域を覆ってフィルム用基材１０２を加熱して盤面の壁面部１２に溶着させることにより、フィルム用基材１０２を圧力室３４上で撓んだ状態にして溶着する。このようにして、簡易に負圧が作用しない状態で圧力室３４上のフィルム２０を撓ませることができる。
【００４１】
この場合に、本実施形態では、上述したようにフィルム２０にしわが寄らないようにフィルム２０を本体２１に溶着するために、図７中に示した領域Ｘ１、Ｘ２のフィルム用基材１０２を図示しない固定部材により本体２１の盤面に固定し（位置決め工程）、この状態で圧力室３４上のフィルム用基材１０２を曲面状とし、この状態でフィルム用基材１０２を盤面に形成された本体２１の壁面部１２に溶着する。領域Ｘ１とは、治具１００の収容部１０１の開口が設けられた面において、収容部１０１の開口よりも外側の領域であり、かつ、第一のフィルター２７が設けられた出口部２６に対向する領域をいう。この領域Ｘ１を固定することで、第一のフィルター２７が設置された出口部２６の、圧力室３４とは逆側の壁面部１２のフィルム用基材１０２の位置決めを行うことができる。また、領域Ｘ２とは、治具１００の収容部１０１の開口が設けられた面において、収容部１０１の開口よりも外側の領域であり、第二のフィルター３２が設けられた第二フィルター室３３に対向する領域をいう。この領域Ｘ２を固定することで、第二のフィルター３２が設置されたフィルター室３３の、圧力室３４とは逆側の壁面部１２のフィルム用基材１０２の位置決めを行うことができる。なお、ここでいう固定とは、仮固定を意味する。
【００４２】
このように、本実施形態においては、領域Ｘ１、Ｘ２を固定して各フィルターが設置された部屋の圧力室３４と逆側の壁面部１２のフィルム用基材１０２の位置決めをすることで、圧力室３４上のフィルム用基材１０２を曲面状とするために押圧部材１０４により押圧してフィルム２０を周りから引き込んだとしても、フィルター上のフィルム用基材１０２にしわが寄ることを抑制できる。言い換えれば、本実施形態においては、領域Ｘ１が固定されることで、出口部２６の圧力室３４とは逆側の壁面部１２上のフィルム用基材１０２の位置決めを行うことができるので、第一のフィルター２７上に設けられたフィルム２０にしわが寄ることを防止している。また、領域Ｘ２が固定されることで、フィルター室３３の圧力室３４とは逆側の壁面部１２上のフィルム用基材１０２の位置決めを行うことができるので、第二のフィルター３２上に設けられたフィルム２０にしわが寄ることを防止している。
【００４３】
なお、この場合に治具１００の収容部１０１の全周を固定するとすれば、圧力室３４上のフィルム用基材１０２を押圧した場合にフィルム用基材１０２が圧力室３４側に全く引き込まれず、圧力室３４上のフィルム２０を曲面状とすることができない。また、全周を固定して圧力室３４上のフィルム用基材１０２を曲面状とすることができる程度に強く押圧するとすれば、フィルム用基材１０２が伸びてしまい、これによりフィルムの物性が変化してしまうことから、好ましくない。従って、本実施形態のように、フィルム用基材１０２の一部を固定することが好ましいのである。
【００４４】
その後、押圧部材１０４、加熱部材１０５及び固定部材を除去し、フィルム用基材１０２からミシン目で囲まれている領域以外の領域を除去して、治具１００から本体２１にフィルム２０が固着され、しわが形成されずに、負圧が作用しない状態で圧力室３４上のフィルム２０が撓んだ状態で設けられた自己封止ユニット１０を取り出す。そして、この製造された自己封止ユニット１０の液体流路を、ヘッド流路と連通するように記録ヘッド４に設置する。
【００４５】
上述した実施形態では、フィルム変形工程において押圧部材１０４により圧力室３４上のフィルム２０を曲面状としたが、フィルム２０を撓んだ状態とさせる方法は、上述した実施形態に限られない。例えば、フィルム変形工程において、自己封止ユニット１０の排出孔２８（図２参照）から負圧を印加することにより、フィルム用基材１０２を曲面状にすることも可能である。即ち、押圧部材１０４を用いずにフィルム２０を曲面状とすることも可能である。このように負圧によりフィルム２０を曲面状とする場合も、十分に圧力室３４上のフィルム２０を撓ませて、フィルム２０の可動性を高めてフィルム２０にかかる反力を減少させることができる。なお、排出孔２８から圧力をかける場合には、上述した負圧によりフィルム２０を曲面状とすることだけでなく、正圧をかけてフィルム２０を外側に突出した曲面状としても良い。このようにしても、圧力室３４上が十分に撓んだ状態のフィルム２０とすることができる。
【００４６】
また、フィルム変形工程においてフィルム用基材１０２を変形させる場合に、さらにフィルム用基材１０２を加熱してもよい。このように加熱することで、よりフィルム２０を撓ませやすいが、この場合には、圧力室３４上に張られたフィルム２０の物性が変化する可能性もあるので、あまり高温でフィルム２０を加熱することは好ましくない。
【００４７】
本実施形態では、圧力室３４上のフィルム２０は、負圧が作用しない状態で曲面状となるようにしたが、圧力室３４上のフィルム２０に反力が生じない状態であれば、曲面状であることに限定されない。例えば、曲面状に限らず撓んだ、即ち弛緩した状態であればよいが、本実施形態のように曲面状となるように設けると、フィルムが偏らずに作動するので好ましい。
【００４８】
上述した実施形態においては、フィルム２０と受圧板４７とが固着されていないものを示したが、これに限定されない。フィルム２０と受圧板４７とが固着されていてもよい。この場合、押圧部材１０４を熱伝導率のよい材料から構成することで、溶着時においてフィルム２０を撓ませながら受圧板４７とフィルム２０とを固着することができる。この場合であっても、フィルム２０が負圧が作用していない場合に撓んでいることが必要である。
【００４９】
さらに、上述した実施形態においては、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。
【符号の説明】
【００５０】
１ インクジェット式記録装置、 ２ インクカートリッジ、 ４ 記録ヘッド、 １０ 自己封止ユニット、 ２０ フィルム、 ２１ 本体、 ２４ 主流路、 ２５ 入口部、 ２６ 出口部、 ２７ 第一のフィルター、 ２８ 排出孔、 ３０ インク流路、 ３１ インク導入孔、 ３２ 第二のフィルター、 ３４ 圧力室、 ３５ 弁体、 ４７ 受圧板
【技術分野】
【０００１】
本発明は自己封止ユニット、液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置、並びに自己封止ユニットの製造方法及び液体噴射ヘッドユニットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドの代表例として、例えば圧電素子の変位により圧力発生室内のインクに作用する圧力を利用してノズル開口からインク滴を吐出するインク噴射ヘッドが知られている。従来技術に係るインク噴射ヘッドでは、インクが充填されたインクカートリッジ等の液体源から供給されたインクを圧電素子や発熱素子等の圧力発生手段を駆動させることによりノズルから吐出させている。例えば、インクカートリッジにインク供給針を挿入することでインク供給針の導入孔からインクカートリッジ内のインクを液体噴射ヘッドの共通の液体室であるリザーバーに導入している。
【０００３】
この種のインク噴射ヘッドの中には、インクカートリッジ等の液体供給源からインク噴射ヘッドにインクを供給する流路の途中に設けた自己封止ユニットと組み合わせてインク噴射ヘッドユニットを構成したものもある（特許文献１参照）。かかるインク噴射ヘッドユニットの自己封止ユニットは、ノズル開口からインク滴が吐出されることによりリザーバーの内部が負圧になったとき弁体を開いてインクカートリッジからのインクをインク噴射ヘッドのリザーバーに供給する。このため、自己封止ユニットは、弁体が配設された流路の一部であり、且つ前記負圧が作用する圧力室を、インクの流路が形成された自己封止ユニット本体に形成している。ここで、圧力室はその開口部をフィルムで覆うことにより形成してある。かくして、圧力室内に作用する負圧によりフィルムが圧力室側に撓むことにより弁体を押圧し、この押圧力により弁体が移動して流路を開くようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１８４２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示す自己封止ユニットでは、弁体が配された負圧が作用する圧力室に、フィルムがこの圧力室を封止するためのフィルムが張られている。このフィルムがテンション（張力）がかかった状態（緊張した状態）であると、負圧時にフィルムが圧力室側に引っ張られてフィルムに反力が発生する。この反力が各自己封止ユニットにおいて異なるために、負圧時にフィルムを変形させ弁体を変位させることができる作動圧がばらついてしまい、これによりインク吐出速度や吐出された液滴の重量ばらつきが生じてしまうという問題がある。他方で、フィルムの物性等により、各自己封止ユニットにおける反力を定量的に考慮して設計することは難しいという問題がある。
【０００６】
なお、このような問題は、インク噴射ヘッドユニットに限らず、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドユニットにおいても同様に存在する。
【０００７】
本発明は、上記従来技術に鑑み、作動圧のばらつきを抑制した自己封止ユニット、これを用いた液体吐出速度や吐出された液滴の重量ばらつきが抑制された液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置、並びに自己封止ユニットの製造方法及び液体噴射ヘッドユニットの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の自己封止ユニットは、液体が流通する液体流路が形成されると共に、前記液体流路は、フィルターが設置されたフィルター室と、前記液体流路を開放又は閉鎖する弁体が設けられた圧力室とを備える自己封止ユニット本体と、前記液体流路を封止し、かつ、前記圧力室に作用する負圧に基づいて前記圧力室側に変位し、この変位を前記弁体に伝達することにより前記弁体を移動させて開放させるフィルムとを備えた自己封止ユニットであって、前記フィルムのうち、前記圧力室上に張られた部分が、前記負圧が作用していない場合に撓んでいることを特徴とする自己封止ユニットであって、前記フィルムのうち、前記圧力室上に張られた部分が、前記負圧が作用していない場合に撓んでいることを特徴とする。
本発明では、前記フィルムのうち、前記圧力室上に張られた部分が、前記負圧が作用していない場合に撓んでいることで、負圧が作用した場合にフィルムに反力が発生しないので、フィルムの反力を考慮する必要がない。これにより、作動圧のばらつきを抑制できる。
【０００９】
ここで、前記圧力室には、受圧板が設けられ、前記フィルムが該受圧板を介して前記変位を前記弁体に伝達するように構成されたことが好ましい。このように構成することで、よりフィルムが自由に動くことができ、フィルムの反力を抑制して作動圧のばらつきを抑制できる。
【００１０】
本発明の液体噴射ヘッドユニットは、前記したいずれかの自己封止ユニット、及び、液体を噴射するノズル開口と、該ノズル開口に連通すると共に、前記自己封止ユニットの液体流路と連通する流路内の圧力発生室に圧力変化を生じさせて、前記ノズル開口から液体を噴射させる圧力発生手段とを備えた液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする。
フィルムの反力を抑制して作動圧のばらつきを抑制した自己封止ユニットを有することで、本発明の液体噴射ヘッドユニットは、液体吐出速度や吐出された液滴の重量ばらつきが抑制されている。
【００１１】
本発明の液体噴射装置は、前記した液体噴射ヘッドユニットを備えたことを特徴とする。液体吐出速度や吐出された液滴の重量ばらつきが抑制された液体噴射ヘッドユニットを有することで、本発明の液体噴射装置は、液体噴射特性が向上する。
【００１２】
本発明の自己封止ユニットの製造方法は、液体源の液体を液体噴射ヘッドに供給するための液体流路がその表面に形成されると共に、前記液体流路は、前記液体流路を開放又は閉鎖する弁体が設けられた圧力室を備える自己封止ユニット本体に、前記液体流路を封止し、かつ、前記圧力室に作用する負圧に基づいて前記圧力室側に変位し、この変位を前記弁体に伝達することにより前記弁体を移動させて開放させるフィルムを、前記自己封止ユニット本体の前記液体流路を画成する壁面部上に固着させて自己封止ユニットを製造する自己封止ユニットの製造方法であって、前記自己封止ユニット本体の前記壁面上にフィルムを載置されたフィルムのうち、前記圧力室上の領域のフィルムを圧力をかけて撓ませるフィルム変形工程を備えたことを特徴とする。フィルム変形工程を備えることで、フィルムの反力を抑制して作動圧のばらつきを抑制した自己封止ユニットを製造することができる。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態としては、前記フィルム変形工程が、前記圧力室上の領域のフィルムを押圧部材により押圧して撓ませて変形させることか、前記フィルム変形工程が、前記圧力室上の領域のフィルムを、前記液体流路内に該液体流路の下流側から大気圧とは異なる圧力を作用させてフィルムを撓ませて変形させることが挙げられる。
【００１４】
前記フィルム変形工程と、前記フィルムを自己封止ユニット本体の前記壁面上に固着させる固着工程とを同時に行うことが好ましい。このように構成することで、より簡易にフィルムの反力を抑制して作動圧のばらつきを抑制した自己封止ユニットを製造することができる。
【００１５】
前記フィルム変形工程において、前記圧力室上の領域の前記フィルムを加熱することが好ましい。加熱することにより、よりフィルムを撓ませやすいからである。
【００１６】
液体噴射ヘッドユニットの製造方法は、前記自己封止ユニットの製造方法を行う工程を備えたことを特徴とする。フィルムの反力を抑制して作動圧のばらつきを抑制した自己封止ユニットを製造することで、液体吐出速度や吐出された液滴の重量ばらつきが抑制されている液体噴射ヘッドユニットを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】インクジェット式記録装置の概略構成図である。
【図２】自己封止ユニット及びヘッドの正面図である。
【図３】自己封止ユニットの外観図である。
【図４】図２の平面図である。
【図５】図２中のＶ−Ｖ線矢視図である。
【図６】図５の圧力室部分を抽出して概念的に示す概略断面図である。
【図７】製造工程を示す概略平面図である。
【図８】製造工程を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１には本発明の一実施形態例に係るインク噴射ヘッドを備えたインクジェット式記録装置の概略構成、図２にはインク噴射ヘッドの主要部の正面視、図３には自己封止ユニットの外観、図４には図２の平面視、図５には図２中のＶ−Ｖ線矢視を示してある。
【００１９】
図１に基づいてインクジェット式記録装置を説明する。同図に示すように、液体噴射装置としてのインクジェット式記録装置１は液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド（以下、ヘッドという）４を有している。ヘッド４は、インクカートリッジ２が搭載されるキャリッジ３に固定されている。キャリッジ３は上部に開放する箱型をなし、記録紙Ｓと対面する面（下面）に記録ヘッド４のノズル面が露呈するよう取り付けられると共に、インクカートリッジ２が収容されるようになっている。そして、このインクカートリッジ２からのインクが図示しない自己封止ユニットを介してヘッド４に供給される。
【００２０】
キャリッジ３はタイミングベルト５を介してステッピングモーター６に接続され、記録紙Ｓの紙幅方向（主走査方向）に往復移動するようになっている。これにより、キャリッジ３を移動させながら記録紙Ｓの上面にインク滴を吐出させて記録紙Ｓに画像や文字をドットマトリックスにより印刷するようになっている。
【００２１】
図示のヘッド４には、インクカートリッジ２からインクをヘッド４に供給するための流路が形成された流路形成部材を兼用する自己封止ユニット（図１には図示せず）が備えられている。なお、図１の例では、キャリッジ３に液体源としてのインクカートリッジ２が収容される例を挙げて説明したが、インクカートリッジ２がキャリッジ３とは別の場所に収容され、供給管を介してインクがヘッド４の流路形成部材に圧送される構成のインクジェット式記録装置であっても本発明を適用することが可能である。
【００２２】
次に、図２に基づいてヘッド４を説明する。ヘッド４の上部には、詳しくは後述する自己封止ユニット１０が設けられ、また、ヘッド４の下部には、ノズルプレート８が設けられている。ヘッド４には、図示しないヘッド流路が形成されており、ヘッド流路は、インクを貯留するリザーバー室と、圧力発生手段により圧力が発生する圧力発生室とを備え、圧力発生室は、ヘッド４の下部にノズルプレート８に形成されたノズル開口に連通している。自己封止ユニット１０からのインクがヘッド流路に供給されてヘッド流路に満たされて圧電素子等の圧力発生手段により圧力を発生させることにより圧力発生室内のインクがノズル開口からインク滴を吐出するようになっている。液体噴射ヘッドユニット９は、このヘッド４と自己封止ユニット１０とからなる。そして、自己封止ユニット１０にはインクカートリッジ２からインクが供給されるようになっている。例えば、供給管やインク供給針を介してインクカートリッジ２から自己封止ユニット１０にインクが供給される。
【００２３】
図２〜図６に基づいて自己封止ユニット１０を具体的に説明する。これらの図に示すように、自己封止ユニット１０は矩形状の盤面を有する直方体ブロック形状とされ、樹脂製（例えばポリプロピレン、ポリエチレンやポリエチレンテフタレート等）のフィルム２０を樹脂製の本体２１の両方の盤面に熱溶着して封止することで各盤面に盤面インク流路１１が形成されている。即ち、本体２１の各盤面には、盤面インク流路１１が壁面部１２により画成され形成されている。盤面インク流路１１は、後述するように互いに対称であり、それぞれ主流路２４を有する。主流路２４は、入口部２５から出口部２６に向けて（インクの流れ方向に向けて）幅広状態とされ（幅広部）、出口部２６には第一のフィルター２７が備えられている。第一のフィルター２７は、幅広状態の出口部２６を包含する面積で盤面の広い部分に配され、大面積が確保されている。第一のフィルター２７では、主に、後述する弁体３５を流通したインクに含まれる異物がトラップされる。
【００２４】
第一のフィルター２７はインクの流れ方向に沿った面（盤面と平行な面）を有し、主流路２４を流通したインクは盤面の外側から第一のフィルター２７を通って本体２１の内側の下部に送られ、２つの排出孔２８からヘッド４（図２参照）に送られる。主流路２４に送られたインクは、狭い流路から広い流路に広がって（出口部の幅方向に広がって）端部の排出孔２８からヘッド４（図２参照）の一つのリザーバー室に送られる。つまり、それぞれの主流路２４に対して一つのリザーバー室につながる２つの排出孔２８が設けられ、一つの自己封止ユニット１０には４つの排出孔２８が設けられている（図４参照）。
【００２５】
自己封止ユニット１０の上部の端部にはインク導入孔３１がそれぞれ設けられ、インク導入孔３１にはインクカートリッジ２からインクがそれぞれ供給される。一方（図４中左側）のインク導入孔３１に供給されたインクは、インク流路（液体流路）３０を経由して図２に示した主流路２４の入口部２５に送られ、他方（図４中右側）のインク導入孔３１に供給されたインクは、インク流路３０を経由して図２の紙面の裏側に設けられた主流路２４の入口部２５に送られる。即ち、本実施形態の自己封止ユニット１０においては、対称な二つのインク流路３０が設けられている。
【００２６】
インク導入孔３１につながるインク流路３０は、図４中矢印Ａで示すように、一方（図４中左側）のインク導入孔３１に供給されたインクが、図４、図５中上側に流通した後下側に向かい、フィルター室３３に設けられた第二のフィルター３２を流通して図２に示した圧力室３４に送られるように形成されている。また、インク流路３０は、図４中矢印Ｂで示すように、他方（図４中右側）のインク導入孔３１に供給されたインクが、図４、図５中下側に流通した後、図２に示したフィルター室３３に設けられた第二のフィルター３２を流通して図４、図５中上側に向かい、図２の紙面の裏側に存在する圧力室３４に送られるように形成されている。第二のフィルター３２は盤面と平行な面を有し、第一のフィルター２７と平行な状態で配されている。
【００２７】
インク導入孔３１（第二のフィルター３２）と圧力室３４（主流路２４の入口部２５）の間のインク流路３０には弁体３５がそれぞれ設けられ、ヘッド４（図２参照）のリザーバー室の圧力が低下した際に、即ち、インクが吐出されて主流路２４側の圧力が相対的に低下した際に弁体３５がインクの流通を許容するように作動する。
【００２８】
すなわち、所定の圧力でインクがインク導入孔３１から供給される状態にある場合に、ヘッド４（図２参照）のリザーバー室にインクが貯留されている際、弁体３５は閉状態にされ、インクの吐出により後流側の圧力が低下すると、これに伴い発生する負圧力により弁体３５が開状態にされてインクが供給される。
【００２９】
ここで、弁体３５について図６を用いて説明する。弁体３５は、軸部４０と、軸部４０の一端側に軸部４０と一体となって形成された円板部４１とからなり、軸部４０が、圧力室３４に形成された貫通孔４２に挿通されている。円板部４１の貫通孔４２側には、貫通孔４２の周囲に亘って凸部４３が貫通孔４２側に向かって凸となるように設けられている。円板部４１の背面（第二のフィルター３２側）には、バネ４４の一端が接続されており、バネ４４の他端は、バネ座４５に接続されている。バネ座４５は、フィルター室３３の底面部を構成しており、バネ座４５には、インクの流通する流通孔４６が形成されている。このようなバネ４４は、バネ座４５がフィルター室３３に固定されていることから、弁体３５をフィルム２０側に付勢する。この場合には、凸部４３と圧力室３４の底面とにより、弁体３５が閉状態となる。また、圧力室３４には、受圧板４７が設けられており、受圧板４７は、軸部４０と当接するように設けられている。受圧板４７は、本実施形態では、フィルム２０には固着されていない。即ち、本実施形態では、受圧板４７は、フィルム２０が圧力室３４側に変位した場合にフィルム２０が受圧板４７に当接することにより、フィルム２０と同時に圧力室３４側に変位するものであり、受圧板４７が変位することで弁体３５に当接して弁体３５を移動させる。
【００３０】
本実施形態では、受圧板４７はフィルム２０に固着されていないことから、受圧板４７を安定して変位させるために、圧力室３４には、受圧板４７の変位を規制する規制部材４８ａが、貫通孔４２の周囲に壁面状に設けられている。そして、規制部材４８ａと嵌合する規制部材４８ｂが受圧板４７の規制部材４８ａ側に、規制部材４８ａを囲うように、規制部材４８ａの周囲に亘って設けられている。即ち、受圧板４７が作動した場合に、規制部材４８ｂが規制部材４８ａに嵌合して、受圧板４７は安定して作動することができ、これにより、弁体３５を安定して作動させることができる。なお、この場合に、規制部材４８ａ、４８ｂにはそれぞれスリット状開口（図示せず）が設けられており、弁体３５が開状態となった場合にはインクがこのスリット状開口を介して規制部材４８ａ、４８ｂを流通できるように構成されている。
【００３１】
即ち、フィルム２０は、圧力室３４内に負圧が作用すると、即ち、インクの吐出により後流側の圧力が低下して圧力室３４内の圧力が自己封止ユニットの外気圧よりも低い圧力になると、圧力室３４側に変位し、この変位を弁体３５に伝達する。このことにより弁体３５に作用するバネ４４の付勢力に抗し、受圧板４７を介して弁体３５を移動させることによりインク流路３０（図５参照）と圧力室３４との間を開状態とする。また、弁体３５及び受圧板４７は圧力室３４の中心から偏心させて配設してある。
【００３２】
本実施形態では、圧力室３４上のフィルム２０は、撓んで、フィルム２０と壁面部１２との接合面よりも下流側に凸となっており、圧力室３４の壁面部１２上に溶着されている。即ち、圧力室３４上のフィルム２０は、本実施形態においては、負圧が作用していない場合に曲面状である。フィルム２０が撓んだ弛緩状態でなく、フィルムにテンションがかかった緊張状態であると、負圧が作用するとフィルム２０が下流側に引っ張られることでテンションに抗するのでフィルム２０に反力が発生する。しかしながら、本実施形態においては、フィルム２０は撓んだ状態であるので、負圧が作用して下流側に引っ張られたとしても反力が発生しない。
【００３３】
このように、本実施形態においては、負圧が作用しない状態でフィルム２０が撓んでいることから、負圧が作用してフィルム２０が下流側に引っ張られたとしても反力が発生しない。この結果、本実施形態の自己封止ユニット１０では、フィルム２０の反力を設計時に考慮する必要がなく、作動圧のばらつきを抑制できる。
【００３４】
さらに、本実施形態においては、負圧発生時において受圧板４７とフィルム２０とが固着されていない。従って、よりフィルム２０が負圧に応じて自由に動くことができ、作動圧のばらつき要因を排除でき、安定した作動圧を得ることができる。
【００３５】
また、本実施形態例の自己封止ユニット１０の主流路２４にはインクの搬送方向（図２中上下方向）に延びる段差部としての棚部３６が形成されている。棚部３６は主流路２４の端部（幅広部の両側端部）に形成され、深さが浅くされた状態になっている。主流路２４の端部に棚部３６を設けたことにより、主流路２４に気泡が混入した際に、入口部２５寄りの狭い流路に気泡が浮遊して深さが浅くされた棚部３６に気泡が侵入することが阻止される。このため、主流路２４に気泡が混入しても、インクは棚部３６を流通してヘッド４（図２参照）に供給される。
【００３６】
（製造方法）
フィルム２０の圧力室３４を封止する領域は、やや撓ませておかなくては、上述したように負圧発生時にフィルム２０が反力を受けずに圧力室３４側に変位することができない。そこでフィルム２０を本体２１に溶着する場合には、圧力室３４上のフィルム２０を撓ませた状態で本体２１に溶着することが考えられる。
【００３７】
しかしながら、圧力室３４上のフィルムを撓ませた状態でフィルム全体を本体２１の盤面に溶着すると、圧力室３４以外の領域では圧力室３４側にフィルム２０が引き込まれてしわが寄る。このしわが寄った状態でフィルム２０が盤面に溶着されて、フィルター室３３上のフィルム２０や出口部２６上のフィルム２０等、フィルター上を封止するフィルム２０のしわの部分で気泡が溜まってしまうと、気泡がクリーニング時においても排出されにくいことがあるので、これを防止する必要がある。
【００３８】
そこで、本実施形態においては、フィルム２０を本体２１に溶着する時に、フィルム２０にしわが寄らないようにフィルム２０を本体２１に溶着している。以下、本実施形態の自己封止ユニットの製造方法について詳細に説明する。
【００３９】
はじめに、樹脂からなる本体２１を成型により形成後、図７に示すように本体２１を治具１００に収容する。治具１００は、ブロック状であり、本体２１を収容する収容部１０１を有する。そして、この状態で収容部１０１の開口よりも大きいフィルム用基材１０２を治具１００上に載置する（載置工程）。フィルム用基材１０２には、本体２１の盤面と略同一の形状で図示しないミシン目が形成され、このミシン目により囲まれた領域が本体２１の盤面に一致するように、図示しない位置決めピンによりフィルム用基材１０２を治具上で位置決めする。
【００４０】
その後、圧力室３４上のフィルム用基材１０２を負圧が作用しない状態で撓んだ状態、つまり曲面状とし（フィルム変形工程）、この状態でフィルム用基材１０２を盤面に形成された本体２１の盤面に溶着（固着）する（溶着工程）。即ち、図８に図示するように、押圧部材１０４により、フィルム用基材１０２を押圧して撓ませると共に、加熱部材１０５により、溶着する領域を覆ってフィルム用基材１０２を加熱して盤面の壁面部１２に溶着させることにより、フィルム用基材１０２を圧力室３４上で撓んだ状態にして溶着する。このようにして、簡易に負圧が作用しない状態で圧力室３４上のフィルム２０を撓ませることができる。
【００４１】
この場合に、本実施形態では、上述したようにフィルム２０にしわが寄らないようにフィルム２０を本体２１に溶着するために、図７中に示した領域Ｘ１、Ｘ２のフィルム用基材１０２を図示しない固定部材により本体２１の盤面に固定し（位置決め工程）、この状態で圧力室３４上のフィルム用基材１０２を曲面状とし、この状態でフィルム用基材１０２を盤面に形成された本体２１の壁面部１２に溶着する。領域Ｘ１とは、治具１００の収容部１０１の開口が設けられた面において、収容部１０１の開口よりも外側の領域であり、かつ、第一のフィルター２７が設けられた出口部２６に対向する領域をいう。この領域Ｘ１を固定することで、第一のフィルター２７が設置された出口部２６の、圧力室３４とは逆側の壁面部１２のフィルム用基材１０２の位置決めを行うことができる。また、領域Ｘ２とは、治具１００の収容部１０１の開口が設けられた面において、収容部１０１の開口よりも外側の領域であり、第二のフィルター３２が設けられた第二フィルター室３３に対向する領域をいう。この領域Ｘ２を固定することで、第二のフィルター３２が設置されたフィルター室３３の、圧力室３４とは逆側の壁面部１２のフィルム用基材１０２の位置決めを行うことができる。なお、ここでいう固定とは、仮固定を意味する。
【００４２】
このように、本実施形態においては、領域Ｘ１、Ｘ２を固定して各フィルターが設置された部屋の圧力室３４と逆側の壁面部１２のフィルム用基材１０２の位置決めをすることで、圧力室３４上のフィルム用基材１０２を曲面状とするために押圧部材１０４により押圧してフィルム２０を周りから引き込んだとしても、フィルター上のフィルム用基材１０２にしわが寄ることを抑制できる。言い換えれば、本実施形態においては、領域Ｘ１が固定されることで、出口部２６の圧力室３４とは逆側の壁面部１２上のフィルム用基材１０２の位置決めを行うことができるので、第一のフィルター２７上に設けられたフィルム２０にしわが寄ることを防止している。また、領域Ｘ２が固定されることで、フィルター室３３の圧力室３４とは逆側の壁面部１２上のフィルム用基材１０２の位置決めを行うことができるので、第二のフィルター３２上に設けられたフィルム２０にしわが寄ることを防止している。
【００４３】
なお、この場合に治具１００の収容部１０１の全周を固定するとすれば、圧力室３４上のフィルム用基材１０２を押圧した場合にフィルム用基材１０２が圧力室３４側に全く引き込まれず、圧力室３４上のフィルム２０を曲面状とすることができない。また、全周を固定して圧力室３４上のフィルム用基材１０２を曲面状とすることができる程度に強く押圧するとすれば、フィルム用基材１０２が伸びてしまい、これによりフィルムの物性が変化してしまうことから、好ましくない。従って、本実施形態のように、フィルム用基材１０２の一部を固定することが好ましいのである。
【００４４】
その後、押圧部材１０４、加熱部材１０５及び固定部材を除去し、フィルム用基材１０２からミシン目で囲まれている領域以外の領域を除去して、治具１００から本体２１にフィルム２０が固着され、しわが形成されずに、負圧が作用しない状態で圧力室３４上のフィルム２０が撓んだ状態で設けられた自己封止ユニット１０を取り出す。そして、この製造された自己封止ユニット１０の液体流路を、ヘッド流路と連通するように記録ヘッド４に設置する。
【００４５】
上述した実施形態では、フィルム変形工程において押圧部材１０４により圧力室３４上のフィルム２０を曲面状としたが、フィルム２０を撓んだ状態とさせる方法は、上述した実施形態に限られない。例えば、フィルム変形工程において、自己封止ユニット１０の排出孔２８（図２参照）から負圧を印加することにより、フィルム用基材１０２を曲面状にすることも可能である。即ち、押圧部材１０４を用いずにフィルム２０を曲面状とすることも可能である。このように負圧によりフィルム２０を曲面状とする場合も、十分に圧力室３４上のフィルム２０を撓ませて、フィルム２０の可動性を高めてフィルム２０にかかる反力を減少させることができる。なお、排出孔２８から圧力をかける場合には、上述した負圧によりフィルム２０を曲面状とすることだけでなく、正圧をかけてフィルム２０を外側に突出した曲面状としても良い。このようにしても、圧力室３４上が十分に撓んだ状態のフィルム２０とすることができる。
【００４６】
また、フィルム変形工程においてフィルム用基材１０２を変形させる場合に、さらにフィルム用基材１０２を加熱してもよい。このように加熱することで、よりフィルム２０を撓ませやすいが、この場合には、圧力室３４上に張られたフィルム２０の物性が変化する可能性もあるので、あまり高温でフィルム２０を加熱することは好ましくない。
【００４７】
本実施形態では、圧力室３４上のフィルム２０は、負圧が作用しない状態で曲面状となるようにしたが、圧力室３４上のフィルム２０に反力が生じない状態であれば、曲面状であることに限定されない。例えば、曲面状に限らず撓んだ、即ち弛緩した状態であればよいが、本実施形態のように曲面状となるように設けると、フィルムが偏らずに作動するので好ましい。
【００４８】
上述した実施形態においては、フィルム２０と受圧板４７とが固着されていないものを示したが、これに限定されない。フィルム２０と受圧板４７とが固着されていてもよい。この場合、押圧部材１０４を熱伝導率のよい材料から構成することで、溶着時においてフィルム２０を撓ませながら受圧板４７とフィルム２０とを固着することができる。この場合であっても、フィルム２０が負圧が作用していない場合に撓んでいることが必要である。
【００４９】
さらに、上述した実施形態においては、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。
【符号の説明】
【００５０】
１ インクジェット式記録装置、 ２ インクカートリッジ、 ４ 記録ヘッド、 １０ 自己封止ユニット、 ２０ フィルム、 ２１ 本体、 ２４ 主流路、 ２５ 入口部、 ２６ 出口部、 ２７ 第一のフィルター、 ２８ 排出孔、 ３０ インク流路、 ３１ インク導入孔、 ３２ 第二のフィルター、 ３４ 圧力室、 ３５ 弁体、 ４７ 受圧板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が流通する液体流路が形成されると共に、前記液体流路は、フィルターが設置されたフィルター室と、前記液体流路を開放又は閉鎖する弁体が設けられた圧力室とを備える自己封止ユニット本体と、
前記液体流路を封止し、かつ、前記圧力室に作用する負圧に基づいて前記圧力室側に変位し、この変位を前記弁体に伝達することにより前記弁体を移動させて開放させるフィルムとを備えた自己封止ユニットであって、
前記フィルムのうち、前記圧力室上に張られた部分が、前記負圧が作用していない場合に撓んでいることを特徴とする自己封止ユニット。
【請求項２】
前記圧力室には、受圧板が設けられ、
前記フィルムが該受圧板を介して前記変位を前記弁体に伝達するように構成されたことを特徴とする請求項１記載の自己封止ユニット。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の自己封止ユニット、
及び、液体を噴射するノズル開口と、該ノズル開口に連通すると共に、前記自己封止ユニットの液体流路と連通する流路内の圧力発生室に圧力変化を生じさせて、前記ノズル開口から液体を噴射させる圧力発生手段とを備えた液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
【請求項４】
請求項３に記載の液体噴射ヘッドユニットを備えたことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項５】
液体が流通する液体流路が形成されると共に、前記液体流路は、フィルターが設置されたフィルター室と、前記液体流路を開放又は閉鎖する弁体が設けられた圧力室とを備える自己封止ユニット本体に、
前記液体流路を封止し、かつ、前記圧力室に作用する負圧に基づいて前記圧力室側に変位し、この変位を前記弁体に伝達することにより前記弁体を移動させて開放させるフィルムを、前記自己封止ユニット本体の前記液体流路を画成する壁面部上に固着させて自己封止ユニットを製造する自己封止ユニットの製造方法であって、
前記自己封止ユニット本体の前記壁面上にフィルムを載置されたフィルムのうち、前記圧力室上の領域のフィルムを圧力をかけて撓ませるフィルム変形工程を備えたことを特徴とする自己封止ユニットの製造方法。
【請求項６】
前記フィルム変形工程が、前記圧力室上の領域のフィルムを押圧部材により押圧して撓ませて変形させることを特徴とする請求項５記載の自己封止ユニットの製造方法。
【請求項７】
前記フィルム変形工程が、前記圧力室上の領域のフィルムを、前記液体流路内に該液体流路の下流側から大気圧とは異なる圧力を作用させてフィルムを撓ませて変形させることを特徴とする請求項６記載の自己封止ユニットの製造方法。
【請求項８】
前記フィルム変形工程と、前記フィルムを自己封止ユニット本体の前記壁面上に固着させる固着工程とを同時に行うことを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の自己封止ユニットの製造方法。
【請求項９】
前記フィルム変形工程において、前記圧力室上の領域の前記フィルムを加熱することを特徴とする請求項５〜８のいずれか一項に自己封止ユニットの製造方法。
【請求項１０】
請求項５〜９のいずれか一項に記載の自己封止ユニットの製造方法を行う工程を備えたことを特徴とする液体噴射ヘッドユニットの製造方法。
【請求項１】
液体が流通する液体流路が形成されると共に、前記液体流路は、フィルターが設置されたフィルター室と、前記液体流路を開放又は閉鎖する弁体が設けられた圧力室とを備える自己封止ユニット本体と、
前記液体流路を封止し、かつ、前記圧力室に作用する負圧に基づいて前記圧力室側に変位し、この変位を前記弁体に伝達することにより前記弁体を移動させて開放させるフィルムとを備えた自己封止ユニットであって、
前記フィルムのうち、前記圧力室上に張られた部分が、前記負圧が作用していない場合に撓んでいることを特徴とする自己封止ユニット。
【請求項２】
前記圧力室には、受圧板が設けられ、
前記フィルムが該受圧板を介して前記変位を前記弁体に伝達するように構成されたことを特徴とする請求項１記載の自己封止ユニット。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の自己封止ユニット、
及び、液体を噴射するノズル開口と、該ノズル開口に連通すると共に、前記自己封止ユニットの液体流路と連通する流路内の圧力発生室に圧力変化を生じさせて、前記ノズル開口から液体を噴射させる圧力発生手段とを備えた液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
【請求項４】
請求項３に記載の液体噴射ヘッドユニットを備えたことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項５】
液体が流通する液体流路が形成されると共に、前記液体流路は、フィルターが設置されたフィルター室と、前記液体流路を開放又は閉鎖する弁体が設けられた圧力室とを備える自己封止ユニット本体に、
前記液体流路を封止し、かつ、前記圧力室に作用する負圧に基づいて前記圧力室側に変位し、この変位を前記弁体に伝達することにより前記弁体を移動させて開放させるフィルムを、前記自己封止ユニット本体の前記液体流路を画成する壁面部上に固着させて自己封止ユニットを製造する自己封止ユニットの製造方法であって、
前記自己封止ユニット本体の前記壁面上にフィルムを載置されたフィルムのうち、前記圧力室上の領域のフィルムを圧力をかけて撓ませるフィルム変形工程を備えたことを特徴とする自己封止ユニットの製造方法。
【請求項６】
前記フィルム変形工程が、前記圧力室上の領域のフィルムを押圧部材により押圧して撓ませて変形させることを特徴とする請求項５記載の自己封止ユニットの製造方法。
【請求項７】
前記フィルム変形工程が、前記圧力室上の領域のフィルムを、前記液体流路内に該液体流路の下流側から大気圧とは異なる圧力を作用させてフィルムを撓ませて変形させることを特徴とする請求項６記載の自己封止ユニットの製造方法。
【請求項８】
前記フィルム変形工程と、前記フィルムを自己封止ユニット本体の前記壁面上に固着させる固着工程とを同時に行うことを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の自己封止ユニットの製造方法。
【請求項９】
前記フィルム変形工程において、前記圧力室上の領域の前記フィルムを加熱することを特徴とする請求項５〜８のいずれか一項に自己封止ユニットの製造方法。
【請求項１０】
請求項５〜９のいずれか一項に記載の自己封止ユニットの製造方法を行う工程を備えたことを特徴とする液体噴射ヘッドユニットの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２０６９９３（Ｐ２０１１−２０６９９３Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７５８５１（Ｐ２０１０−７５８５１）
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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